Gonzalo Puig-Samper a le plaisir de vous inviter à sa soutenance de thèse en Sciences et génie de l’environnement, réalisée au sein de la composante EVS (Environnement, Ville, Société) à Mines Saint-Etienne :
Advancing Methodologies for Absolute Environmental Sustainability Assessment: Application to Energy Systems
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Avancées méthodologiques pour une évaluation absolue de la soutenabilité environnementale : Application aux systèmes énergétiques
La soutenance aura lieu le jeudi 4 décembre à 9h dans l’amphi F2 de Mines Saint-Etienne (158 cours Fauriel, 42023 Saint-Etienne).
Gonzalo Puig-Samper postule au label Européen. La soutenance sera donc réalisée en anglais.
La soutenance sera également accessible en visio-conférence. pour cela, merci de vous inscrire sur https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSc5FXkampzU4mE1HCjN7EPsH3gOZVK525yIJXxMAne6bSKyCA/viewform
Le jury est composé de :
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BENETTO Enrico |
Chef d’unité, Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST) |
Rapporteur |
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LAURENT Alexis |
Professeur, Head of Section Quantitative Sustainability Assessment, Technical University of Denmark (DTU) |
Rapporteur |
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LEFEVRE Frédéric |
Professeur, INSA Lyon |
Examinateur |
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CHATAIN Vincent |
Professeur, INSA Lyon |
Examinateur |
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GONDRAN Natacha |
Professeure, Mines Saint-Etienne |
Directrice de thèse |
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OWSIANIAK Mikołaj |
Senior Researcher, Technical University of Denmark (DTU) |
Co-encadrant de thèse |
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CLAVREUL Julie |
Chef de Projet Senior, Engie Lab CRIGEN |
Co-encadrante de thèse |
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PRIEUR-VERNAT Anne |
Chef de Laboratoire, Engie Lab CRIGEN |
Invitée du jury |
Résumé :
L’évaluation de la durabilité environnementale absolue (AESA) offre un cadre pour évaluer les impacts environnementaux des activités humaines au regard de seuils environnementaux. Dans le contexte de la transition énergétique, elle offre la possibilité de concevoir des scénarios compatibles avec le respect de ces limites environnementales. Toutefois, sa diffusion reste limitée en raison de choix normatifs et d’une couverture environnementale plus restreinte que celle de l’analyse du cycle de vie (ACV). Cette thèse de doctorat répond à ces limites en : (i) quantifiant les incertitudes de l’AESA à travers un nouveau cadre intégrant les incertitudes propres à l’AESA et à l’ACV, (ii) examinant l’intégration de frontières pour les ressources biotiques dans l’AESA via une revue des propositions existantes et l’introduction de méthodes d’évaluation d’impacts du cycle de vie dans la quantification des frontières, et (iii) appliquant l’AESA à l’évaluation de scénarios prospectifs français, en mettant l’accent sur les impacts environnementaux associés à l’atteinte de standards de vie décente.
Le cadre proposé dans le chapitre 3 (UNCASE) introduit des indicateurs pour mesurer la probabilité de respecter les frontières environnementales. Son application au mix de production d’électricité français révèle que les résultats de l’AESA présentent d’importantes incertitudes. L’analyse des frontières existantes pour les ressources biotiques met en évidence leur caractère normatif et l’importance de les définir à partir de variables de contrôle pertinentes sur le plan environnemental. Bien que les implications du dépassement des frontières existantes restent incertaines, l’étude insiste sur la nécessité d’intégrer les méthodes d’évaluation d’impacts du cycle de vie dans la quantification de ces frontières. Enfin, la thèse développe une nouvelle approche pour évaluer les scénarios futurs au regard des limites planétaires et du bien être humain. Cette approche permet de quantifier l’espace de fonctionnement sûr restant une fois les besoins fondamentaux satisfaits. Son application aux scenarios ADEME Transition 2050 suggèrent qu’en 2050 la France ne disposerait plus d’un espace de fonctionnement sûr, en raison de la transgression de trois limites planétaires : le changement climatique, l’intégrité de la biosphère et la perturbation du cycle biochimique de l’azote.
Abstract
Absolute environmental sustainability assessment (AESA) offers a valuable framework to evaluate the environmental impacts of human activities against environmental thresholds. In the context of energy transition, AESA provides a pathway to design scenarios aligned with global environmental limits. However, its widespread application is hindered by value-based choices—particularly the assignment of environmental boundaries to anthropogenic activities—and limited coverage of environmental issues compared to life-cycle assessment (LCA), which may lead to burden-shifting, especially concerning natural resources.
This PhD thesis addresses these limitations by: (i) quantifying uncertainties in AESA through a new framework that integrates AESA-specific and LCA uncertainties, (ii) examining the incorporation of boundaries for biotic resources into AESA by reviewing existing proposals and introducing life-cycle impact assessment (LCIA) methods into boundary quantification, and (iii) applying AESA to evaluate French prospective scenarios, with a focus on the fulfilment of decent living standards.
The proposed framework (UNCASE) proposes probabilistic indicators to measure the likelihood of compliance with environmental boundaries. Its application to the French electricity production mix reveals that AESA outcomes have significant uncertainties, and suggests that electricity production in 2018 exceeded six out of ten planetary boundaries. The study highlights the need for systematically address uncertainty in AESA, particularly concerning assignment methods.
The analysis of existing biotic resource boundaries underscores their normative nature, and the importance of defining them using environmentally relevant control variables. Various LCIA-based control variables were used to characterize boundaries and assess global biotic resource consumption, illustrating the presented harmonization approach. While the implications of transgressing existing boundaries remain uncertain, the study emphasizes the need to integrate LCIA into boundary quantification. The findings also reveal the limitations of existing LCIA methods, covering biotic resources, to measure impacts on the Natural Resources area of protection.
Finally, the thesis applies AESA to the French Transition 2050 scenarios, integrating sufficiency-oriented policies with climate change mitigation targets and decent living standards. This sufficientarian approach enables the quantification of France’s remaining safe operating space once basic needs are met, offering a novel perspective for distributing environmental boundaries. The study reveals that there is no remaining safe operating space in France by 2050 for planetary boundaries on climate change, biosphere integrity, and biogeochemical nitrogen flows. It also highlights the significance of food production and provisioning systems for delivering decent living standards while remaining within the safe operating space.
Keywords: Absolute environmental sustainability assessment, life-cycle assessment, planetary boundaries, energy systems, biotic resources, decent living standards

